雙組分水性聚氨酯(2K-WPU)涂料結(jié)合了水性涂料和傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯涂料的優(yōu)異性能,越來越受到研究者的青睞。它具有優(yōu)異的力學性能、室溫可固化特性和環(huán)保特性,可以廣泛應(yīng)用于汽車、木材、塑料、皮革及其他涂裝等領(lǐng)域。雙組份水性聚氨酯是由水性羥基組分和親水改性的多異氰酸酯固化劑組成。水性羥基丙烯酸樹脂作為羥基組分,它具有分子可調(diào)性、粒徑小、成本低和良好的漆膜外觀,對2K-WPU涂料的性能會產(chǎn)生顯著的影響。在雙組分涂料中,作為提供羥基的主體,我們可以通過對其分子鏈上羥基的設(shè)計來增加固化過程的交聯(lián)密度,進一步提高漆膜的綜合性能。以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥丙酯和三乙胺等為實驗原料,通過調(diào)整原料配比及反應(yīng)工藝等因素制備了水性羥基丙烯酸樹脂。研究了引發(fā)劑的種類及含量、反應(yīng)時間、羥基的種類及含量、中和度等因素對產(chǎn)物及雙組份水性丙烯酸聚氨酯漆膜性能的影響。利用傅里葉紅外變換光譜儀、馬爾文納米粒度分析儀、熱重分析儀、差式掃描量熱儀對產(chǎn)物和雙組份漆膜進行表征。研究結(jié)果表明:當引發(fā)劑過氧化苯甲酰的含量為3%、反應(yīng)時間為3h、羥基單體為HPA,羥基含量為3%,中和度為100%時所得到的水性羥基丙烯酸樹脂及雙組份漆膜的性能最佳。漆膜的鉛筆硬度為2B,附著力為0級,光澤度﹥95,漆膜的吸水率8.88%,凝膠率96.48%。粒徑分析結(jié)果顯示樹脂的平均粒徑為81.46 nm左右;TG分析結(jié)果顯示漆膜具有較好的熱穩(wěn)定性。交聯(lián)反應(yīng)動力學研究表明,反應(yīng)的表觀活化能Ea=52.040 KJ.mol~(-1)。為了進一步提高漆膜的綜合性能,通過自由基共聚法,利用環(huán)氧樹脂對水性羥基丙烯酸樹脂進行改性。研究了環(huán)氧樹脂的類型及含量對產(chǎn)物及漆膜性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),環(huán)氧樹脂能夠提高漆膜的硬度、耐水性和耐溶劑性。當環(huán)氧樹脂為E-20,含量為8%~10%時,漆膜綜合性能最佳。TG分析結(jié)果表明,樹脂的熱穩(wěn)定性有所提高;粒徑分析結(jié)果顯示,改性后樹脂的平均粒徑為105.7 nm,說明粒徑有所增加;Zeta電位分析結(jié)果顯示,產(chǎn)物在水中分散的Zeta電位絕對值由41 mv升高到52.6 mv,表明環(huán)氧改性之后的樹脂在水中分散穩(wěn)定性提高了。汽車內(nèi)飾漆性能測試結(jié)果符合要求。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ637
【部分圖文】：

圖 3-1 水性羥基丙烯酸樹脂的合成路線Figure 3-1 The synthesis route of waterborne hydroxyl acrylic resin3.2.3 雙組份水性丙烯酸聚氨酯清漆的制備將水性羥基丙烯酸樹脂和拜耳的水性固化劑Bayhydur XP 2655按照一定的比例進行復(fù)配，混合均勻后，加入去離子水稀釋至合適的濃度，即得到雙組份水性丙烯酸聚氨酯清漆。3.3 結(jié)果分析與討論3.3.1 引發(fā)劑種類及含量的選擇自由基聚合反應(yīng)中最重要的部分是引發(fā)反應(yīng)，引發(fā)劑是控制自由基聚合反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素[96]。引發(fā)劑大多數(shù)為偶氮類和過氧化類化合物。引發(fā)劑種類的選擇需要從多個

第三章 水性羥基丙烯酸樹脂的研究25圖3-2 引發(fā)劑含量對丙烯酸酯預(yù)聚物粘度的影響Table 3-2 Effect of BPO contents on the viscosities of acrylic prepolymers3.3.2 反應(yīng)時間的確定在紅外光譜圖中，每個官能團都會有特定的吸收頻率。在不同的反應(yīng)階段，吸收峰的強度會發(fā)生改變。因此，我們可以根據(jù)紅外譜圖中特定位置處的吸收峰強度大小的變化來大致確定反應(yīng)的時間。水性羥基丙烯酸樹脂是通過自由基聚合反應(yīng)所生成的，苯乙烯會與(甲基)丙烯酸(酯)類單體之間發(fā)生C=C雙鍵的聚合反應(yīng)。因此，隨著反應(yīng)的進行，C=C雙鍵會不斷的減少，C=C雙鍵的紅外特征吸收峰的吸收強度會逐漸減弱。如圖3-3是不同反應(yīng)時間的紅外譜圖，在810 cm-1左右為C=C雙鍵的紅外特征吸收峰。從圖中可以看出，隨著反應(yīng)的進行，當反應(yīng)時間為3 h左右時

華南理工大學碩士學位論文26圖3-3 丙烯酸酯預(yù)聚物在不用反應(yīng)時間的紅外光譜圖Figure 3-3 FT-IR spectra of the acrylate prepolymer at different reaction times圖3-4為反應(yīng)時間(不包含單體和引發(fā)劑的滴加時間)對單體轉(zhuǎn)化率的影響的關(guān)系示意圖。從圖中可以看出，隨著反應(yīng)時間的增加，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率在不斷的增加。當反應(yīng)時間大于180min時，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率變化不大。因此，結(jié)合圖3-3和圖3-4，我們將聚合反應(yīng)的保溫時間定為3 h。圖3-4 反應(yīng)時間對單體轉(zhuǎn)化率的影響Figure 3-4 Effect of reaction times on monomer conversion rates
【參考文獻】

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本文編號：2872729